两足步行机器人动态步行规划及仿真

根据双足步行机器人动态步行过程中必须满足的动态关系式,提出了动步态规划的两步规划法,从而既满足了机器人步行过程中的基本要求,又保证了系统能够实现动态协调运动。在此基础上,对无冲击步行机器人动态步行过程进行了规划和仿真。结果表明,两步规划法满足了动态步行的要求。     

双足机器人动态步行仿人智能控制

针对双足机器人动态步行中存在的控制器复杂问题,提出了一种基于仿人智能控制的动态步行运动控制器.建立了平面五杆双足机器人动力学模型,通过模仿人类步行运动并根据动态步行过程中双腿的姿态变化,将动态步行复杂任务分解为顺序执行的4个过程,结合相平面法定性定量的分析,设计了步行运动控制模态及相应阶段的动觉智能图式群.仿真实验表明,该方法实现了双足机器人连续动态步行运动,控制方式简单易实现.     

全方位双三足步行机器人（Ⅲ）──步行模式规划

根据全方位双三足步行机器人ＤＴＷＭ的步行移动原理，建立ＤＴＷＭ车体变形运动模型，提出两种步行模式的规划方法──规划Ⅰ、规划Ⅱ。重点分析规划Ⅱ，它将连续步行过程分为：步距增大阶段、恒定步行阶段和目标逼近阶段，在综合考虑ＤＴＷＭ初态，步行指令，步行精度要求的基础上，以减少支撑更换次数为目标进行规划，并给出详细的规划原则和步骤。     

蠕动式步行机器人研究

提出了一种可在复杂地面环境下行走的需蠕动式步行机器人本体结构。该结构采用一种地面被动态适应技术，使得腿部可根据地面情况自动调整伸缩长度，以获得较为稳定的支撑。机器人依靠本体变形及被动适应地面的方法产生步行，在很大程度上简化了步行过程中复杂的动作协调控制问题。根据机器人的结构特点，给出了两种步态规划方式。仿真试验表明，该机器人控制简单，运动灵活，具有较广的应用前景。     

双足机器人稳定行走步行模式的研究

研究了一种基于零力矩点(ZMP)预观控制系统的双足机器人稳定行走步行模式生成方法.通过对双足机器人行走过程中行走参数及ZMP轨迹进行规划,计算出机器人行走过程中的质心轨迹.由运动学模型求解出其行走过程中步行姿态,预观控制器利用未来目标ZMP参考值和双足机器人状态计算控制输入,对机器人进行稳定行走控制.最后采用ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真技术对离线步行模式进行仿真验证,仿真结果表明双足机器人虚拟样机可实现稳定行走效果.     

无侧摆关节型两足步行机器人转弯步态规划方法的研究

首先介绍了无侧摆关节型两足步行机器人的平衡方法，然后对这类两足步行机器人转弯运动的步态规划进行了详细研究，建立了转弯过程中２只脚不发生干涉的条件以及为维持步行稳定性对重心的约束条件，最后通过对ＮＡＩＷＲ－１两足步行机器人的转弯运动进行计算机仿真，证实了本文所提出的转弯步态规划方法的正确性。     

步行训练机器人虚拟样机协同仿真方法研究

研究SolidWorks、ADAMS和MATLAB协同仿真方法,建立步行训练机器人虚拟样机三维实验平台,实现对步行训练的动态特性和控制系统的仿真验证,其结果证明虚拟样机协同仿真的方法确切有效地分析步行训练机器人运动特性,为研发步行机器人的物理样机提供主要参考.     

六足机器人HITCR-I的研制及步行实验

针对六足机器人的非结构化地形步行问题,研制了小型六足机器人HITCR-I.设计了基于复合四连杆机构的腿部结构,使其具备全方位的运动能力.为了进一步提高机器人的运动性能,构建了描述六足机器人整体灵活度的表达式,并依据表达式进行了结构优化设计.基于“行为”和“功能”的思想对控制目标进行规划,设计了基于“功能-行为”控制体系构架的运动控制器,结合适应非结构化地形腿部运动轨迹的规划和基于局部规则的自由步态生成,实现了非结构化地形六足机器人有效且稳定的步行.最后通过实验验证了六足机器人系统HITCR-I非结构化地形的步行能力.     

六足机器人HITCR-Ⅰ的研制及步行实验

针对六足机器人的非结构化地形步行问题,研制了小型六足机器人HITCR-Ⅰ.设计了基于复合四连杆机构的腿部结构,使其具备全方位的运动能力.为了进一步提高机器人的运动性能,构建了描述六足机器人整体灵活度的表达式,并依据表达式进行了结构优化设计.基于"行为"和"功能"的思想对控制目标进行规划,设计了基于"功能-行为"控制体系构架的运动控制器,结合适应非结构化地形腿部运动轨迹的规划和基于局部规则的自由步态生成,实现了非结构化地形六足机器人有效且稳定的步行.最后通过实验验证了六足机器人系统HITCR-I非结构化地形的步行能力.     

基于再励学习的被动动态步行机器人

为了研究仿人、能量高效的双足机器人步行,研制了由MACCEPA(mechanically adjustable compliance and controllable equilibrium position actuator)柔性驱动器驱动的半被动双足机器人,并实现了其动力学仿真系统.提出一种基于再励学习的步行控制方法.该方法首先采用Q-学习方法学习机器人在理想环境中的稳定步行步态及其控制策略,然后将此步态和控制策略作为模糊优胜学习方法的参考步态和参考控制策略并在线学习模糊网络的优胜值参数.仿真结果表明: 利用学习训练的结果控制柔性驱动器在步行相转换时的动作,机器人可以实现稳定动态步行.     

基于Matlab Simulink和VR工具箱的双足行走仿真

在Matlab环境下,通过Simulink和VR工具箱完成双足仿生行走的虚拟现实仿真.利用V-Realm Builder 2.0构建出双足行走虚拟三维模型,并通过虚拟现实工具箱的Simulink接口将人体下肢行走控制系统的Simulink模型与该三维模型建立关联,从而设置相关参数,通过Simulink模块输出的相应信号...     

基于有限元的助力外骨骼机器人的模态和疲劳分析

根据双足助力外骨骼机器人的行走周期特征,建立有限元模态分析模型,用以模拟机器人的行走动态特征。在有限元结果中提取双足机器人的固有频率及振动特征,同时根据人体步态在行走的不同阶段,分析计算整体系统的放大系数,最终结合系统放大系数计算振荡状态下疲劳等效载荷,预估系统整体的疲劳寿命。根据分析结果,在双足机器人的腿部机构中添加增强部件可以提高助力机器人模拟人类腿部行走的稳定性。     

Dinosaur locomotion from a new trackway

Ardley Quarry in Oxfordshire, UK, contains one of the most extensive dinosaur-trackway sites in the world, with individual trackways extending for up to 180 metres. We have discovered a unique dual-gauge trackway from a bipedal theropod dinosaur from the Middle Jurassic in this locality, which indicates that these large theropods were able to run and that they used different hindlimb postures for walking and running. Our findings have implications for the biomechanics and evolution of theropod locomotion.     

仿生蟹的行走方式与自适应控制策略

论述基于稳定性的八足行走问题，分析生物蟹的典型行走方式和机械性能。建立五自由度单腿机构模型，确定二圆柱关节参数规划轨迹和三自由度关节参数修正实现仿生蟹行走的控制策略。设计了仿生蟹的步行走方式，提出了基于约束的自适应行走方式，使仿生蟹具有更优良的行走性能。应用坐标变换和微分变换建立了步行走的控制方程，并给定仿生蟹的结构参数，完成了仿真计算和性能曲线绘制，计算结果证明了球铰和控制策略在仿生机器人中应用的可行性。     

半被动双足机器人动态行走的位姿估算

针对现有半被动双足机器人缺乏对环境的感知且行走稳定性差等问题,研发了一款位姿估算器。在传统的惯性测量单元的基础上进行了改进,用精确的俯仰和翻滚测量结果修正了重力加速度对加速度计产生的误差,从而提高估算器的性能。利用机器人多次实际实验行走所获得的离线数据得出行走参数,并且和地面实际测量系统的测量结果进行了比较。实验证明所研发的位姿估算器具有令人满意的测量精度,可准确的测量机器人行走时的关键性能参数。测量结果作为反馈可有效提高半被动机器人的运动稳定性。     

Evidence that humans evolved from a knuckle-walking ancestor

Bipedalism has traditionally been regarded as the fundamental adaptation that sets hominids apart from other primates. Fossil evidence demonstrates that by 4.1 million years ago, and perhaps earlier, hominids exhibited adaptations to bipedal walking. At present, however, the fossil record offers little information about the origin of bipedalism, and despite nearly a century of research on existing fossils and comparative anatomy, there is still no consensus concerning the mode of locomotion that preceded bipedalism. Here we present evidence that fossils attributed to Australopithecus anamensis (KNM-ER 20419) and A. afarensis (AL 288-1) retain specialized wrist morphology associated with knuckle-walking. This distal radial morphology differs from that of later hominids and non-knuckle-walking anthropoid primates, suggesting that knuckle-walking is a derived feature of the African ape and human clade. This removes key morphological evidence for a Pan-Gorilla clade, and suggests that bipedal hominids evolved from a knuckle-walking ancestor that was already partly terrestrial.     

双足步行机器人模型解耦及控制

本文在双足机器人作平稳步行的假设下，建立了解耦的上身躯和两腿的模型，并基于奇异摄动理论在直角坐标系下给出了平稳步行的控制方法，同时在证明摄动方程稳定的前提下，建立了非线性控制器，解决了快速性和无超调之间的矛盾。     

复杂装备企业的敏捷化生产计划管理系统研究

针对复杂装备企业生产计划的完整性和动态计划变更的一致性问题,提出了基于网络计划的敏捷化多层推/拉武生产计划管理体系.通过研究多层生产计划的动态过程管理和资源优化的实现方法,构建了企业生产计划控制模型.提出了基于工作流的生产计划与调度并行运行机制,并针对物料拖期问题,建立了动态网络计划的编制和动态协调算法,保证了生产作业计划的准确性和生产计划变更的一致性.     

A gait planning method applied to hexapod biomimetic robot locomotion

In order to fulfill the goal of autonomous walking on rough terrain, a distributed gait planning method applied to hexapod biomimetic robot locomotion is proposed based on the research effort of gait coordination mechanism of stick insect. The mathematical relation of walking velocity and gait pattern was depicted, a set of local rules operating between adjacent legs were put forward, and a distributed network of local rules for gait control was constructed. With the interaction of adjacent legs, adaptive adjustment of phase sequence fluctuation of walking legs resulting from change of terrain conditions or variety of walking speed was implemented to generate statically stable gait. In the simulation experiments, adaptive adjustment of inter-leg phase sequence and smooth transition of velocity and gait pattern were realized, and static stableness was ensured simultaneously, which provided the hexapod robot with the capability of walking on rough terrain stably and expeditiously.